تأثير سيستم‌هاي مختلف زهكشي زيرزميني بر دفع نيترات از اراضي كلزاي ديم

Influence of different subsurface drainage systems on nitrate losses from rainfed-canola croplands

در پژوهش حاضر، كه طي دو فصل زراعي 1395-1394 و 1396-1395 در اراضي شاليزاري تجهيز و نوسازي دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي ساري با وسعت 5/4 هكتار صورت گرفت، تاثير سيستم‌هاي مختلف زهكشي بر روند دفع نيترات به منابع آب سطحي بررسي شد. اين سيستم‌ها شامل سه نوع سيستم زهكشي زيرزميني معمولي متشكل از عمق و فواصل مختلف زهكش به ترتيب 0/9 متر و 30 متر (D0.90L30)، و 0/65 متر و 30 متر (D0.65L30)، 65/0 متر و 15 متر (D0.65L15) و يك سيستم زهكشي زيرزميني دو عمقي (Bilevel) متشكل از چهار خط زهكش به فاصله 15 متر با اعماق 9/0 و 65/0 متر به صورت يك در ميان بودند. علاوه بر اندازه‌گيري روزانه‌ي دبي خروجي از زهكش‌ها، غلظت نيترات زه‌آب نيز با تناوب دو هفته يكبار در طول فصل‌هاي كشت تعيين شد. تغييرات روزانه‌ي دبي زهكش‌ها در سيستم‌هاي Bilevel، D0.65L15، D0.65L30 و D0.90L30 به ترتيب بين 231-0، 220-0، 227-0 و 250-0 سانتي‌مترمكعب بر ثانيه در نوسان بود. بررسي رابطه‌ي دبي-بارش نشان داد كه شدت بارش 10 ميلي‌متر در روز، حد آستانه‌ي كاهش توان زهكش بوده و بارش‌هاي فراتر از اين حد مي‌تواند مشكلات ماندابي در محدوده‌ي پژوهش ايجاد نمايد. احداث سيستم‌هاي زهكشي منتخب مي‌تواند سالانه 34/7-2/2 كيلوگرم در هكتار نيترات را به منابع آب سطحي دفع نمايد؛ لكن احداث سيستم زهكشي D0.65L30 كم‌ترين مخاطره زيست‌محيطي را از اين حيث خواهد داشت به اين ترتيب، بهره‌برداي زيست‌محيطيِ پايدار از اين سيستم‌ها براي توسعه‌ي كشت ديم، نيازمند بررسي‌هاي دقيق در هنگام انتخاب عمق و فواصل نصب زهكش خواهد بود.

In this research, which was carried out in the 4.5-ha consolidated paddy fields of Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University during two cropping cycles of 2015-2016 and 2016-2017, the influence of different drainage systems on total nitrate loss into local surface water resources was investigated. These systems included three regular subsurface drainage systems with different drain depths and spacings of, respectively, 0.9 m and 30 m (D0.90L30), 0.65 m and 30 m (D0.65L30), and 0.65 m and 15 m (D0.65L15), and a bilevel drainage system consisting of four drain lines with 15 m spacing and 0.65 and 0.9 m alternative depth (Bilevel). In addition to daily measuring drainage fluxes, nitrate concentrations in the collected drainage water were also measured every other weeks during the cropping cycles. Daily average drainage discharges under Bilevel, D0.90L30, D0.65L30, and D0.65L15 varied in the ranges of 0-231 cm3 s-1, 0-220 cm3 s-1, 0-227 cm3 s-1 and 0-250 cm3 s-1, respectively. Analyzing precipitation-drainage discharge correlations reveals that the precipitation intensity of 10 mm d-1 is the threshold of drainage capacity reduction, and precipitation intensities beyond this threshold may result in water logging challenges in the study area. Consolidating the selected drainage systems may result in annual nitrate losses of 2.2-34.7 kg ha-1 into the surface water resources; however, the D0.65L30 systems may have less environmental consequences in this view of point. Therefore, environmentally sustainable operations of these systems for expanding rainfed-cropping requires precious investigations when selecting drain depths and spacings.